Medidas Elétricas

Medidas Elétricas

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Generalidades

Para a medição do trabalho elétrico, são empregados medidores de energia elétrica cujos valores são obtidos em função da tensão, da corrente e do tempo. Dependendo do seu emprego, são encontrados diversos tipos, classificados segundo:

1. Tipo de corrente: corrente contínua , alternada monofásica e alternada trifásica.

2. Tipo de medição: medidores de ampère-horas, medidor de watt-horas.

3. Tipo de construção: medidor com motor, medidor de indução, medidor eletrolítico.

4. Medidor de diversas tarifas: medidor que após um determinado tempo passa a um segundo sistema de medição ou um medidor que apenas marca consumo acima de um determinado valor, medida de máxima.

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Medidores de Corrente Contínua Medidor de motor para medição dos ampères-horas.

Este medidor baseia o seu funcionamento no princípio dos motores de corrente contínua.

Medidor de ampère-horas

Os pólos são constituídos por um imã ferradura. O induzido se compõe de 3 bobinas planas, que são dispostas entre dois discos de alumínio. Os terminais das bobinas são levados a um coletor de 3 lamelas.

O induzido é percorrido apenas por uma parte da corrente devido à ligação de um derivador. O conjugado do induzido é proporcional ao fluxo de corrente. O disco de alumínio sofre uma frenagem durante a sua rotação, em função da própria rotação e das correntes parasitas que se desenvolvem. Desta forma, os efeitos de rotação e de frenagem mantém a rotação num certo equilíbrio, fazendo com que a rotação represente a grandeza da corrente do induzido. A rotação do eixo do induzido é transmitida ao mecanismo de medição por meio de uma engrenagem. Como o número de voltas do disco depende da corrente do induzido e do tempo, o número de ampère-horas pode ser lido diretamente, levando-se em consideração uma relação de transmissão adequada. Considerando-se constante a tensão de rede, este mecanismo pode ser calibrado para indicar o consumo de kWh. A construção deste medidor é simples e, por isto, relativamente barata. Os terminais devem estar com a polaridade certa, pois, caso contrário, o medidor andará para trás.

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Medidor de motor para watt-horas.

Este medidor também baseia o seu funcionamento nos motores de corrente contínua e assemelha-se na sua construção ao instrumento eletrodinâmico de medição.

Medidor de watt-horas

Duas bobinas de corrente fixas, pelas quais passa a corrente de carga, originam o campo magnético fixo (campo do estator). O induzido, que é uma bobina de tensão sem núcleo de ferro e formato circular, ligado à tensão da rede, recebe a alimentação da corrente por meio de escovas e um coletor de metal nobre. As forças de frenagem desenvolvem-se devido às correntes parasitas, empregando discos de alumínio e imãs permanentes. O número de voltas depende tanto da corrente como da tensão, em virtude da montagem dinamométrica. O valor medido ao longo de um certo tempo é dado em kWh.

Para a compensação das perdas devido ao atrito, acrescenta-se uma bobina auxiliar. Esta bobina é ligada ao circuito de corrente do induzido e fica assim permanente sob tensão. É de se observar, porém, que esta bobina auxiliar poderá fazer com que o induzido gire mesmo sem carga, quando ocorre uma sobretensão ou aparecem vibrações mecânicas. Para evitar tal situação, o eixo é dotado de uma lâmina de ferro, a qual é presa pelo imã de frenagem perto da posição deste.

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A designação dos terminais dos medidores de corrente contínua e corrente alternada é normalizada.

Designação dos terminais

A ligação de um medidor de watt-horas de dois condutores e de três condutores pode ser vista nas figuras abaixo.

Medidor de watt-horas de dois condutores

Medidor de watt-horas de três condutores

Medidor eletrolítico

Este medidor baseia-se na decomposição eletrolítica de um líquido. Nesta decomposição, dá-se a liberação de hidrogênio ou metal. A quantidade que se desprende é proporcional à corrente e ao tempo, podendo, desta forma, ser usada como uma medida das ampèreshoras. Tais medidores podem apenas ser usados em corrente contínua.

Medidor de Corrente Alternada Funcionamento

Um disco de alumínio, montado de tal forma que possa girar horizontalmente, fica sob a ação de diversos compos magnéticos alternados próximos. Por meio destes campos aparecem no disco correntes parasitas. Os efeitos magnéticos destas correntes influem entre si e originam a rotação do disco.

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Departamento Regional do Espírito Santo 23 a. Rotação do disco por blindagem

Um campo magnético pode ser blindado parcial ou totalmente, quando o pólo do imã é dotado de um anel metálico. O mesmo efeito tem uma lâmina de ferro em presença de um campo.

Rotação do disco por meio da ação de um anel de blindagem

O fluxo magnético induz, assim, de um lado o anel metálico, e do outro, com seu fluxo não blindado, o disco.

Desta forma desenvolvem-se correntes de igual sentido em ambos os lados, cujos campos se atraem, dando ao disco o movimento de rotação.

b. Rotação do disco pela atuação de dois campos magnéticos

Medidores de corrente alternada são construídos de tal modo que dois campos alternados, defasados entre si, atuam sobre um disco de alumínio.

Rotação dos disco por meio de dois campos magnéticos

Um dos campos é criado pela bobina de tensão, o outro pela bobina de corrente. O defasamento de 90º entre ambos é devido, em grande parte, ao fato de a bobina de tensão, com elevado número de espiras, apresentar uma indutância bem superior à bobina de corrente. Além disto, a bobina de tensão é feita com um circuito magnético paralelo, de modo que apenas parte do fluxo passa pelo disco. Desta forma, aparece mais um defasamento angular. Para o ajuste exato da posição de fase, os enrolamentos de tensão e de corrente são dotados de mais um enrolamento auxiliar, que é curtocircuitado por meio de um reostato.

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Construção

O mecanismo registrador é acionado por meio de uma engrenagem, que está ligada ao eixo do induzido. Um imã permanente forma também aqui a força oposta à rotação, por meio da ação das correntes parasitas.

Medidor de corrente monofásica

Para compensar as forças de atrito, desenvolve-se um conjugado suplementar, obtido por meio de uma blindagem parcial do campo da bobina de tensão ou por meio de um pequeno parafuso de ferro, lateralmente ao campo magnético.

Obtêm-se assim uma distribuição irregular do campo magnético e, com isto, uma força resultante que motiva a rotação. Uma lâmina de frenagem evita a rotação sem carga, tal como no medidor com motor de corrente contínua.

Medidores Trifásicos

Para a medição do trabalho em corrente trifásica, com carga equilibrada, basta um medidor de corrente monofásica.

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